Система управления телескопом

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советснии

Социалистичеснии

Республик

<и 826273 (61} Дополнительное к авт. свид-ву (51)М. Кп.

G 05 В 15/02 (22) Заявлено 15,08.79 (2l ) 2812842/18-24 с присоединением заявки №

Воударствввиый комитет

СССР (23) Приоритет йо девам изобретений и открытий

Опубликовано З0.04.81 ° Бюллетень ¹ 16

Дата опубликования описания 05.05,81 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Авторы изобретения

Ю, Б. Шварцман и А. Б. Медведев (7l } Заявитель (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕЛЕСКОПОМ

Изобретение относится к астроприбсро строению и может быть использовано при управлении оптическими телескопами.

Известны системы управления телеско- пом, содержащие фотоэлектрический анализатор, используемый для автоматической коррекции (гидирования) положения телескопа путем выработки сигнала рассогласования по смещению звезды с оптической оси фотоэлектрического анализате раК (22 (З2 Г4ЬЫ.

Для. первоначального наведения фотоэлектрического анализатора на гидировоч-. ную звезду в известных системах применяются каретки, устанавливаемые на телескопе и перемещающие фотоэлектричес кий анализатор в двух взаимно перпендикулярных направлениях l1l, (41и (5).

В системах (1)и (4)это наведение про изводится полуавтоматически с участием оператора, а в системе $5)- автоматически, однако при этом требуется большое поле зрения анализатора, что приводит к ухудшению чувствительности системы по световому потоку. нз-за уровня шумов.

В системах (1)Л21, (3), (4)a Я коррекция положения тенескона, обеспечиваюшая после наведения телескопа по заданным координатам приведен ке исследуемой звезды на оптическую ось телескопа, осутцествляется при участии оператора полуавто матическим путем.

Наиболее близкой к предлагаемой является система управления телескопом, содержащая первый и второй элементы И, каретки с фотоэлектронным умножителем, причем к входам кареток подключен блск дистанционного управления, вход которого соединен с первыми входами триггера и системы управления телескопом, выход фотоэлектронного умножителя соединен с входом блока контроля и через формирователь сигнала ошибки - с первыми входами соответственно первого и второго следящих приборов, вторые входы которых полхлточены соответственно к первому 1 и второму выходам первого блока сравнения, третьи входы — ко второму и третьему, входам системы управления телескопом, четвертые входы — к первому выходу триггера, а первые выходы — к соответст - вующим входам телескопа r6).

Недостатком этой системы является низкое быстродействие процесса первоначального наведения телескопа на исследуемую звезду и фотоэлектрического умно-! . жителя на гидировочную звезду, являю. щееся следствием необходимости оператору отождествления (нахождения) этих эвезд в. поле зрения видеоконтрольного устройства и осуществления полуавтоматической коррекции положения.

Кроме того, известная система имеет низкую информационную надежность процесса управления, выра>кающуюся в том, что при исчезновении изображения гидировочной звезды, например иэ-эа облачности, 20 а также в других случаях, когда это изображение не различимо на фоне неба, процесс управления телескопом происходит неправильно. Имеющийся в системе (41 контроль таких ситуаций не является неп25 рерывным, так, как функционирует только в режимах, когда происходит одновременное перемещение коррекционной пластины и, как следствие, этого перемещения тетескопа, в то время, как в системе (5), контроль таких ситуаций осуществляется

30 постоянно.

Цель изобретения — повышение точности и надежности системы.

Поставленная цель достигается тем, что в системе установлены второй блок сравнения, регистр и сканирующее устройство, входы которого соединены с соответствующими выходами триггера, а выходы — с пятыми входами соответственно первого и второго следящих приводов, выход блока контроля соединен с первым входом второго блока сравнения и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом вто- 5 рого блока сравнения, третий вход — с третьим выходом первого блока сравнения, а выход через регистр — со вторым входом второго блока сравнения, второй выход которого соединен,с первым входом 50 второго элемента И и вторым входом триггера, третий вход которого соединен с четвертым выходом первого блока сравнения, первый и второй входы которого соединены соответственно со вторыми. у выходами первого и второго следящих приводов, второй вход второго элемента

И соединен с первым выходом триггера.

3 4

В предлагаемой системе процесс на-, ведения телескопа на исследуемую звезду

\ происходит автоматически беэ участия оператора и включает в себя этап регистрации и запоминания светового потока фона неба, который происходит при приближении оптической оси телескопа к направлению на исследуемую звезду.

По окончании установки телескопа, в том случае, если гидировочная звезда не оказывается в достаточно узком, для обе спечения низкого уровня шумов, поле зрения фотоэлектрического анализатора, то включается режим поиска гицировочной звезды, осуществляемый путем перемещения телескопа по траектории сканирования, причем обнаружение этой звезды осуществляется сравнением текущего светового потока с величиной светового потока фона неба, Это сравнение далее происходит и при автоматическом:гидировании, что позволяет выявить исчезновение гидировочной звезды из поля зрения и перевести систему управления на режим программного управления беэ .обратной связи по фотоэлектрическому каналу.

Функциональная схема устройства представлена на черте>ке.

На телескопе 1 установлены каретки 2 с расположенным на них фотоэлектронным умножителем (ФЭУ) 3. Каретки управляются блоком 4 дистанционного управления, Первый и второй следящие приводы 5 и

6 содержат преобразователь 7 угол-код, редуктор 8, первый исполнительный механизм 9, второй исполнительный механизм

10, сумматор 11, элементы И 12 и 13, регистр 14. Со следящими приводами 5 и 6 связаны блок 15 контроля, первый и второй блоки 16 и 17 сравнения, триггер 18, устройство 19 сканирования, формирователь 20 сигнала ошибки, первый и второй элементы И 2) и 22, регистр 23.

Входы 24-26 системы, выход 27 системы, гидировочная звезда 28, выходы 2932 блока 16 сравнения, выходы 33 и 34 триггера 18, входы 35-37 сумматора 11 выходы 38 и 39 блока 17 сравнения.

Рассмотр им р а боту системы на пр имере телескопа 1 с паралактической монтировкой, у которого следящий привод 5 осуществляет управление телескопом по оси с, . а следящий привод 6 — по оси сР;, Система начинает управление телескопом 1 по команде "Ввод, поступающей на вход 24, одновременно с этой командой на входы 25 и 26 начинают поступать текущие расчетные значения коорди-. нат исследуемого объекта, на который на-., водится телескоп 1. Наведение телескопа

1 по каждой оси осуществляется путем его вращения через редуктор 8 исполнительным механизмом 10, управляемым по сигналам рассогласования Ь между расчетним значением координаты, поступающим на вход 37 сумматора 11 и фактическим положением телескопа 1, измеряемым преобразователем 7 и поступающим на 10 вход 35 сумматора.

Величина Ь формируется на выходе сумматора 11. По команде Ввод" триггер 18 устанавливается в состояние, при котором на выходах его формируется сиг- 1S нал "О", при этом на выходах устройства

19 блока сканирования и на выходе регистра 1 4, связанном с входом 36 сумматора 11, формируется код "0". Блок 16 с авнен г. производит анализ величинь 20 р рассогласования Ь по каждой оси.

Пусть в момент начала наведения телескопа 1 величина рассогласования по обеим осям больше Ь,1, где Ь1И вЂ” зона измерения фона (обычно составля ет 2S

10-40 ). Тогда на выходах 29 и 30 блока 16 сравнения устанавливается сигнал 1, при котором открываются элементы И 13 и код рассогласования поступает на исполнительный механизм 10, 30

Если в процессе наведения телескопа

1 ассогласование по одной из осей стаP нет меньше Ь1Н, в то время как по другой оно превышает эту величину, движение по первой. прекращается по сигналу блока

16 сравнения, закрывающему соответствующий элемент И 13. Когда рассогласование по обеим осям станет меньше 0 н1 на

"0" выходе 32 блока 16 сравнения сигнал изменяется на "1" и в процессе последующей обработки до нуля рассогласования производится процесс измерения величины фона неба. Он осуществляется с помошьк

ФЭУ 3, который каретками 2, управляемыми блоком 4 дистанционного управления, 4 установлен по команде "Ввод" в положение, определяемое величиной расстояния между изображением гидировочной звезды и исследуемой звезды, измеренными в фокальной плоскости ФЭУ 3.

Поле зрения ФЭУ выбрано небольшим (10, ЗО ) для обеспечения низкого уровня шумов. Блок 15 контроля вырабатывает код, пропорциональный текущей величине

cBeToaoro tloroKa, регистрируемого в

ФЭУ 3. В течение времени измерения величины фона неба в регистре 23 запоминается минимальная величина светового потока, зарегистрированная блоком 15 контроля. Укаэанная операция осуществляетск путем сравнения блоком 17 сравнения кодов на выходе блока 15 контроля и регистра 23. Если текущее значение саегового потока на выходе бл ока 15 контроля меньше, чем на выходе регистра 23, то за счет того, что на выходе 38 блока 17 сравнения вырабатывается сигнал "1, эта величина записывается через открытый элемент И 21 в регистр 23, в противном случае на выходе 38 блока f 7 формируется сигнал "О» и в регистре 23 код ые меняется, Оканчивается процесс измерения фона неба по окончании процесса наведения reлескопа 1, когда рассогласование по обеим осям уменьшается до заданной величины, при этом на выходе 32 блока 16 сравнения формируется сигнал "О, закрывающий элемент И 21.

Рассмотрим случай, когда наведение телескопа 1 происходит с ошибкой по положению большой величины поля зрения

ФЭУ 3.

В этом случае величина светового потока, измеренного блоком 15 контроля, не будет существенно. превышать величину фона неба, хранимую в. регистре 23, это выявит блок 17 сравнения, на выходе

39 которого сформируется сигнал "О .

Триггер 18 при поступлении таких сигналов с блока 16 и 17 устанавливается в состояние, при котором только на выходе 33 формируется сигнал "1"„При этом включается режим поиска телескопа 1 гидировочной звезды 28, который заключается в том, что на траекторию движения гетескопа 1 по расчетным величинам р и накладывается движение по. траекто9 рии сканирования, задаваемого устройством 19 сканирования. При этом на выходах устройства 19 блока сканирования формируется код перемещения по траектории сканирования, который через регистры

14 поступает на вход сумматора 11, ограбатывается исполнительными механизмами 9 и 10 в следящих приводах 5 и 6, Таким образом, телескоп 1 переместится в положение, при ко ором гидировочная звезда окажется в поле зрения ФЭУ 3. В этом случае телескоп 1 перейдет в режим автоматического гидирования, при котором положение телескопа 1 непрерывно корректируется по положению изобраокения гидировочной звезды 28 в фокальиой плоскости ФЭУ 3, тем самым обеспечивается отслеживание телескопа 1 исследуемой звезды. В таком режиме величина светового потока, сформированная блоком 15 контро30

2S

36

3S

7 826 ля сушественно больше величины фона не- . ба, хранимой регистром 23 и на выходе

39 блока сравнения 17 устанавливается сигнал «1", при котором триггер 18переходит в состояние, когда на его выходе ЗЗ формируется сигнал "О, а на выходе 34 — сигнал "1", устройство 19 сканирования прекращает формирование траектории сканирования и поправка в положении телескопа эа счет,,сканирования хранится в регистрах 14. Управление телескопом происходит по сигналам формирователя 20 сигнала ошибки, который вырабатывает величину рассогласования по осям т, и d в положении . иэображения гидировочной звезды 28 относительно центра поля зрения ФЭУ 3. Эти величины через открытые элементы И 12 поступа- ют на исполнительные механизмы 9 телескопа 1, в результате того, что элементы

И 13 закрыты сигналом "1«с выхода

34 триггера 18, Исполнительные механизмы 10 при этом не участвуют в управлении положением телескопа 1.

В том случае, если ошибка наведения телескопа 1 настолько мала, что гидиро, вочная звезда 28 оказывается в поле зре ния ФЭУ 3, режим поиска телескопом 1 гидировочной звезды 28 не включается, а сразу происходит переключение в режим автоматического гидирования.

Если в процессе автоматического гидирования гидировочная звезда 28 исчезает из поля зрения ФЭУ 3 (например, иэ-за обла шости}, то величина текушего светового потока, формируемая блоком 15 контроля, станет соизмерима с величиной фона неба, хранимой в регистре 23. При этом на выходе 39 блока 17 установится сигнал "О, при котором на выходе элемента И 22 сформируется импульсный сигнал, фиксирующий исчезновение изображения гидировочной звезды. Лалее,.с задержкой, определяемой длительностью этого импульсного сигнала, по сигналам с выхода 39 блока 17 сравнения триггер

18 переходит в состояние,-при котаром на

его выходе 34 устанавливается сигнал

"0, по которому закрываются элементы

И 12, прекращая работу исполнительных механизмов 9, и управление телескопом

1 происходит через открытые элементы

И 13 исполнительными механизмами 10 по расчетным значениям fp u gp поступаюи .им на входы 26 и 26.

У современных отечественных телвско пов (БТА с диаметром зеркала 6 м, установленного в специальной астрофиэической обсерватории АН СССР, ЗТШ и

3ТА с диаметром зеркала 2,6 м, установленных в Крымской и Бюраканской астрофизических обсерваториях, и np.) коррекция положения телескопа и кареток фотогида осуществляется -полуавтоматическим путем и делится в среднем 2-5 мин для каждого наведения телескопа, Среднее количество наведения за наблюдательную ночь 10.

Применение предлагаемой системы позволяет производить этот процесс автоматически, без участия оператора, при этом время коррекции уменьшится в 2-3 раза.

Формула изобретения

Система управления телескопом, содержащая первый и второй элементы И, каретки с фотоэлектронным умножигелем, причем к входам кареток подключен блок дистанционного управления, вход которого соединен с первым входом триггера и подключен к первому входу системы, вы-, ход фотоэлектронного умножигеля соединен с входом блока контроля и через формирователь сигнала ошибки — с первыми входами соответственно первого и второго следящих приводов, вторые входы которых подключены соответственно к первому и второму выходам первого блока сравнения, третьи выходы — ко второму и третьему. входам системы управления тегелескопом, четвертые входы — к первому выходу триггера, а первые выходы — к соответствующим входам телескопа, о т л ич а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения точности и надежности системы, в ней установлен второй блок сравнения, регистр и скайируюшее устройство, входы которого соединены с соответствующими выходами триггера, а выходы - с пятыми входами соответственно первого и второго следяших приводов, выход блока контроля соединен с первым входом второго блока сравнения и первым входом первого элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом второго блока сравнения, третий вход - с третьим выходом первого блока сравнения, а выход через регистр со вторым входом второго блока сравнения; второй выход которого соединен с первым входом второго элемента И и вторым входом триггера, третий вход которого соединен с четвертым выходом первого блока сравнения, первый и второй входы ко срого соединены соответственно со вторыми выходами первого и второго

9 826273 10 следящих приводов, второй вход второ- 3. Авторское свидетельство СССР по

ro элемента И соединен с первым выхо- заявке М 2129828/24, кл. G 0512 1/02, дом триггера. 29. 04. 7 5.

Источники информадии, 4. Авторское свидетельство СССР принятые во внимание при экспертизе 5 % 641402, кл. G 05 В 15/02, 1977.

1. Медведев А. Б. и Неплохов Е. -М. 5. Авторское свидетельство СССР

Фотоэлектрическая система автоматически- по заявке % 2589471/18-24, го управления БТА, -"Оптико-механичес- кл. S 05 В 15/00,- 13.03.78. кая промышлейность, 1977, M 3. 6. Авторское «сидетельство СССР

2. Авторское свидетельство СССР >0 М 510691, кл. G 05 В 15/02, No. 552592, кл..р 05 Э 1/00, 1975. 03.01.74 (прототип1. !

1 !

Составитель Г. Нефедова

Редактор Е. Йичинская Техред Н.Майорощ Корректор М. Йемчик

Заказ 2375/34 Тираж 940 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035; Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4